//#include <math.h>
//#include <cutil.h>
#include <Particula.h>
//#include <vector_types.h>

__constant__ float constGas = 0.01;
__constant__ float coeficienteViscosidade = 0.5;
__constant__ float passoIntegracao = 0.1;

/*__device__ float CalculaKernelME(float3* VBO, int i, int j, float h, int indiceAtual, int resolucaoGridX, unsigned int* offSet, unsigned int* count, unsigned int* values, float massa) {
    float massaEsp = 0.0f;
    float massaEspTemp = 0.0f;
    float kernelPoly = 0.0f;
    int idCell = (i * resolucaoGridX) + j;

    int kInicial = offSet[idCell];
    int kFinal = offSet[idCell] + count[idCell];

    for (int k = kInicial; k < kFinal; k++) {
        int indiceParticulas = values[k];
        if (indiceParticulas != indiceAtual) {
            float distancia = sqrt((VBO[indiceAtual].x - VBO[indiceParticulas].x) * (VBO[indiceAtual].x - VBO[indiceParticulas].x) + (VBO[indiceAtual].y - VBO[indiceParticulas].y) * (VBO[indiceAtual].y - VBO[indiceParticulas].y));
            if (distancia < h) {
                kernelPoly = 315 / (64 * 3.14 * pow(h, 9)) * pow((h * h - distancia * distancia), 3);
                massaEspTemp += massa * kernelPoly;
            }
        }
    }
    float massaEsp = massaEspTemp;
    return massaEspTemp;
}

__device__ float3 CalculaKernelPressao(Particula* particulas, Particula* particulas2, float3* VBO, int i, int j, float h, int indiceAtual, int resolucaoGridX, unsigned int* offSet, unsigned int* count, unsigned int* values, float massa) {
    float3 forcaPressao;
    forcaPressao.x = 0;
    forcaPressao.y = 0;
    forcaPressao.z = 0.0f;
    int idCell = (i * resolucaoGridX) + j;
    float h2 = h*h;

    int kInicial = offSet[idCell];
    int kFinal = offSet[idCell] + count[idCell];

    for (int k = kInicial; k < kFinal; k++) {
        int indiceParticulas = values[k];
        if (indiceParticulas != indiceAtual) {
            float distancia2 = (VBO[indiceAtual].x - VBO[indiceParticulas].x) * (VBO[indiceAtual].x - VBO[indiceParticulas].x) + (VBO[indiceAtual].y - VBO[indiceParticulas].y) * (VBO[indiceAtual].y - VBO[indiceParticulas].y);
            if (distancia2 < h2) {
                float distancia = sqrt(distancia2);
                float3 gradientePressao;
                float mod;
                mod = sqrt(pow(VBO[indiceAtual].x - VBO[indiceParticulas].x, 2) +
                        pow(VBO[indiceAtual].y - VBO[indiceParticulas].y, 2) +
                        pow(VBO[indiceAtual].z - VBO[indiceParticulas].z, 2));
                gradientePressao.x = (VBO[indiceParticulas].x - VBO[indiceAtual].x) / mod;
                gradientePressao.y = (VBO[indiceParticulas].y - VBO[indiceAtual].y) / mod;
                gradientePressao.z = (VBO[indiceParticulas].z - VBO[indiceAtual].z) / mod;

                float kernelPress = (15 / (3.14 * pow(h, 6))) * (pow((h - distancia), 3));
                forcaPressao.x += massa * ((particulas2[indiceParticulas].pressao + particulas[indiceAtual].pressao) / 2 * particulas[indiceParticulas].massaEspecifica) * gradientePressao.x * kernelPress;
                forcaPressao.y += massa * ((particulas2[indiceParticulas].pressao + particulas[indiceAtual].pressao) / 2 * particulas[indiceParticulas].massaEspecifica) * gradientePressao.y * kernelPress;
            }
        }
    }
    return forcaPressao;
}

__device__ float3 CalculaKernelVisc(Particula* particulas, Particula* particulas2, float3* VBO, int i, int j, float h, int indiceAtual, int resolucaoGridX, unsigned int* offSet, unsigned int* count, unsigned int* values, float massa) {
    float3 forcaVisc;
    forcaVisc.x = 0;
    forcaVisc.y = 0;
    forcaVisc.z = 0;
    int idCell = (i * resolucaoGridX) + j;

    int kInicial = offSet[idCell];
    int kFinal = offSet[idCell] + count[idCell];

    for (int k = kInicial; k < kFinal; k++) {
        int indiceParticulas = values[k];
        if (indiceParticulas != indiceAtual) {
            float distancia = sqrt((VBO[indiceAtual].x - VBO[indiceParticulas].x) * (VBO[indiceAtual].x - VBO[indiceParticulas].x) + (VBO[indiceAtual].y - VBO[indiceParticulas].y) * (VBO[indiceAtual].y - VBO[indiceParticulas].y));
            if (distancia > 0 && distancia < h) {
                float kernelVisc = (45 / (3.14 * pow(h, 6))) * (h - distancia);
                forcaVisc.x += massa * ((particulas[indiceParticulas].velocidade.x + particulas2[indiceAtual].velocidade.x) / 2 * particulas[indiceParticulas].massaEspecifica) * kernelVisc;
                forcaVisc.y += massa * ((particulas[indiceParticulas].velocidade.y + particulas2[indiceAtual].velocidade.y) / 2 * particulas[indiceParticulas].massaEspecifica) * kernelVisc;
            }
        }
    }
    return forcaVisc;
}

__device__ void corrigePosicao(float3* posicao, int posicaoParticulaAtual, float XminGrid, float XmaxGrid, float YminGrid, float YmaxGrid){

    if(posicao[posicaoParticulaAtual].x < XminGrid){
        float a = (posicao[posicaoParticulaAtual].x - XminGrid);
        posicao[posicaoParticulaAtual].x = XminGrid + (((a) < 0) ? -(a) : (a));
    }
    if(posicao[posicaoParticulaAtual].x > XmaxGrid){
        float b = (posicao[posicaoParticulaAtual].x - XmaxGrid);
        posicao[posicaoParticulaAtual].x = XmaxGrid - (((b) < 0) ? -(b) : (b));
    }
    if(posicao[posicaoParticulaAtual].y < YminGrid){
        float c = (posicao[posicaoParticulaAtual].y - YminGrid);
        posicao[posicaoParticulaAtual].y = YminGrid + (((c) < 0) ? -(c) : (c));
    }
    if(posicao[posicaoParticulaAtual].y > YmaxGrid){
        float d = (posicao[posicaoParticulaAtual].y - YmaxGrid);
        posicao[posicaoParticulaAtual].y = YmaxGrid + (((d) < 0) ? -(d) : (d));
    }
}*/

__global__ void FindNeighbors(float3* posicoesParticulasT, float3*  posicoesParticulasT2, Particula* particulas, Particula* particulas2, unsigned int* values, unsigned int* keys,
        unsigned int* count, unsigned int* offSet, int resolucaoGridX, int resolucaoGridY, const int numeroParticulas,
        float deltaX, float deltaY, float massaEspecificaInicial, float massa, float h, float3* forcaPressaoVetor,
        float3* forcaAceleracaoVetor, float3* forcaViscosidadeVetor, float XminGrid, float XmaxGrid, float YminGrid, float YmaxGrid, float3 gravidade) {

    int thread = threadIdx.x;
    int block = blockIdx.x;
    int dim = blockDim.x;
    int indiceValue = dim * block + thread;
    int jAtual = 0;
    int iAtual = 0;
    int jMin = 0;
    int jMax = resolucaoGridX;
    int iMin = 0;
    int iMax = resolucaoGridY;
    //int idCell = 0;
    //int kInicial = 0;
    //int kFinal = 0;
    float3 forcaPressao = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
    float3 forcaAceleracao = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
    float3 forcaViscosidade = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
    //float3 gravidade = {0.0f, -9.8f, 0.0f};

    if (indiceValue < numeroParticulas) {
        int posicaoParticulaAtual = values[indiceValue];
        jAtual = (posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].x / deltaX);
        iAtual = (posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].y / deltaY);
        //int idCellAtual = (iAtual * numeroColunasGridCell) + jAtual;

        //VERIFICAO DAS EXTREMIDADES.
        if (jAtual <= 0) {
            jMin = 0;
        } else {
            jMin = jAtual - 1;
        }

        if (jAtual >= (resolucaoGridX - 1)) {
            jMax = jAtual;
        } else {
            jMax = jAtual + 1;
        }

        if (iAtual <= 0) {
            iMin = 0;
        } else {
            iMin = iAtual - 1;
        }

        if (iAtual >= (resolucaoGridY - 1)) {
            //iMax = iAtual;
            iMax = (resolucaoGridY - 1);
        } else {
            iMax = iAtual + 1;
        }

        particulas2[posicaoParticulaAtual].massaEspecifica = 0;

        //CALCULA AS MASSAS ESPECIFICAS.
        for (int i = iMin; i <= iMax; i++) {
            for (int j = jMin; j <= jMax; j++) {
                int idCell = (i * resolucaoGridX) + j;

                int kInicial = offSet[idCell];
                int kFinal = offSet[idCell] + count[idCell];

                float temp = 0.0f;
                for (int k = kInicial; k < kFinal; k++) {
                    int indiceParticulas = values[k];
                    if (indiceParticulas != posicaoParticulaAtual) {
                        float distancia = sqrt((posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].x - posicoesParticulasT[indiceParticulas].x) * (posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].x - posicoesParticulasT[indiceParticulas].x) + (posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].y - posicoesParticulasT[indiceParticulas].y) * (posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].y - posicoesParticulasT[indiceParticulas].y));
                        if (distancia < h) {
                            float kernelPoly = 315 / (64 * 3.14 * pow(h, 9)) * pow((h * h - distancia * distancia), 3);
                            temp += massa * kernelPoly;
                            //particulas2[posicaoParticulaAtual].massaEspecifica += massa * kernelPoly;
                        }
                    }
                }
                //particulas2[posicaoParticulaAtual].massaEspecifica += temp;
                //particulas2[posicaoParticulaAtual].massaEspecifica += CalculaKernelME(posicoesParticulasT, i, j, h, posicaoParticulaAtual, resolucaoGridX, offSet, count, values, massa);
            }
        }

        //CALCALA A PRESSAO NA PARTICULA.
        particulas2[posicaoParticulaAtual].pressao = constGas * (particulas2[posicaoParticulaAtual].massaEspecifica - massaEspecificaInicial);

        //CALCULA A FORÇA DE PRESSAO.
        /*for (int i = iMin; i <= iMax; i++) {
            for (int j = jMin; j <= jMax; j++) {
                float3 forcaPressaoTemp = CalculaKernelPressao(particulas, particulas2, posicoesParticulasT, i, j, h, posicaoParticulaAtual, resolucaoGridX, offSet, count, values, massa);
                forcaPressao.x += forcaPressaoTemp.x;
                forcaPressao.y += forcaPressaoTemp.y;
                forcaPressao.z += forcaPressaoTemp.z;
            }
        }
        forcaPressao.x *= -1;
        forcaPressao.y *= -1;
        forcaPressao.z *= -1;
        forcaPressaoVetor[posicaoParticulaAtual].x = forcaPressao.x;
        forcaPressaoVetor[posicaoParticulaAtual].y = forcaPressao.y;
        forcaPressaoVetor[posicaoParticulaAtual].z = forcaPressao.z;

        //CALCULA A FORÇA VISCOSIDADE.
        for (int i = iMin; i <= iMax; i++) {
            for (int j = jMin; j <= jMax; j++) {
                float3 forcaViscTemp = CalculaKernelVisc(particulas, particulas2, posicoesParticulasT, i, j, h, posicaoParticulaAtual, resolucaoGridX, offSet, count, values, massa);
                forcaViscosidade.x += forcaViscTemp.x;
                forcaViscosidade.y += forcaViscTemp.y;
                forcaViscosidade.z += forcaViscTemp.z;
            }
        }
        forcaViscosidade.x *= coeficienteViscosidade;
        forcaViscosidade.y *= coeficienteViscosidade;
        forcaViscosidade.z *= coeficienteViscosidade;
        forcaViscosidadeVetor[posicaoParticulaAtual].x = forcaViscosidade.x;
        forcaViscosidadeVetor[posicaoParticulaAtual].y = forcaViscosidade.y;
        forcaViscosidadeVetor[posicaoParticulaAtual].z = forcaViscosidade.z;

        forcaAceleracao.x = forcaPressao.x + forcaViscosidade.x;
        forcaAceleracao.y = forcaPressao.y + forcaViscosidade.y;
        forcaAceleracao.z = forcaPressao.z + forcaViscosidade.z;
        forcaAceleracaoVetor[posicaoParticulaAtual].x = forcaAceleracao.x;
        forcaAceleracaoVetor[posicaoParticulaAtual].y = forcaAceleracao.y;
        forcaAceleracaoVetor[posicaoParticulaAtual].z = forcaAceleracao.z;

        particulas2[posicaoParticulaAtual].velocidade.x = particulas[posicaoParticulaAtual].velocidade.x + passoIntegracao / 2 * forcaAceleracao.x;
        particulas2[posicaoParticulaAtual].velocidade.y = particulas[posicaoParticulaAtual].velocidade.y + passoIntegracao / 2 * forcaAceleracao.y;
        particulas2[posicaoParticulaAtual].velocidade.z = 0;*/

        posicoesParticulasT2[posicaoParticulaAtual].x += 0.05;//posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].x + passoIntegracao / 2 * particulas2[posicaoParticulaAtual].velocidade.x;
        //posicoesParticulasT2[posicaoParticulaAtual].y = posicoesParticulasT[posicaoParticulaAtual].y + passoIntegracao / 2 * particulas2[posicaoParticulaAtual].velocidade.y;
        //posicoesParticulasT2[posicaoParticulaAtual].z = 0;

        //corrigePosicao(posicoesParticulasT2, posicaoParticulaAtual, XminGrid, XmaxGrid, YminGrid, YmaxGrid);

    }
}

extern "C" void launch_FindNeighbors(unsigned int blocksPerGrid, unsigned int threadsPerBlock, float3* posicoesParticulasT, float3*  posicoesParticulasT2, Particula* particulas, Particula* particulas2, unsigned int* values, unsigned int* keys,
        unsigned int* count, unsigned int* offSet, int resolucaoGridX, int resolucaoGridY, const int numeroParticulas, float deltaX, float deltaY,
        float massaEspecificaInicial, float massa, float h, float3* forcaPressaoVetorDevice, float3* forcaAceleracaoVetorDevice,
        float3* forcaViscosidadeVetorDevice, float XminGrid, float XmaxGrid, float YminGrid, float YmaxGrid, float3 gravidade) {
    // execute the kernel
    FindNeighbors <<<blocksPerGrid, threadsPerBlock >>>(posicoesParticulasT, posicoesParticulasT2, particulas, particulas2, values, keys, count, offSet, resolucaoGridX, resolucaoGridY, numeroParticulas, deltaX, deltaY, massaEspecificaInicial, massa, h, forcaPressaoVetorDevice, forcaAceleracaoVetorDevice, forcaViscosidadeVetorDevice, XminGrid, XmaxGrid, YminGrid, YmaxGrid, gravidade);
}


